陰離子(Anions)

陰離子(Anions)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

當原子或分子的電子數總和不等於質子數總和時，原子或分子就帶有電荷 (Charge)，其中帶有負電荷的原子或分子稱為陰離子 (Anion)。陰離子的英文名字源自於希臘文 (ἄνω)，原意為增加 (up) 表示原子獲得了額外的電子，使得整個原子的電子數比質子數多，形成帶負電的粒子。通常一個原子形成陰離子的原因，大部分是由於為了符合八隅體定律，而使得其電子組態較為穩定。在元素當中，最喜歡形成陰離子的是鹵素（17族）原子，因為只要接受一個電子就能從 ns²np⁵ 變成 ns²np⁶ 滿足鈍氣電子組態。根據電荷守恆定律，陰離子不能單獨存在，必須與帶正電的陽離子一同存在，保持系統為「電中性」。

由於陰離子「多」了一個電子，因此其體積會較原先的原子來的大。對於大部分的元素而言，其接受一顆電子形成一價陰離子的反應，通常是放熱反應；這個反應所放出的熱能，稱之為電子親和力(electron affinity)。電子親和力可以用來衡量一個原子形成陰離子的容易度；多數元素的電子親和力均為負值。

陰離子的命名概述統整如下：
1. 元素的陰離子，中文為其名稱加上「離子」來表示；而英文名稱則將其字尾改為「-ide」，再加上 ion的形式。例如氯 (Cl, chlorine)，其陰離子則可稱作氯離子 (Cl^–, chlorideion)；硫 (sulfur)，其負二價陰離子稱作硫離子 (S^2-, sulfideion)。因為部份的元素具有一種以上的氧化數，其陰離子的命名則以加入前綴的方式來區別。例如氧離子 (O^2-, oxideion) 為負二價，而其負一價氧離子以「過」(per-) 為前綴，稱之為過氧離子 (O2^2-，peroxideion)。

一般而言許多含氧酸 (oxoacid) 的酸根離子均是陰離子；即便中心原子的氧化數為正。含氧酸結構通常是氧與中心原子形成共價鍵，或者是配位共價鍵；隨著中心原子價數、含氧的個數不同，其結構形狀也會有所不同。如同前述，由於中心原子氧化數的不同，含氧酸的命名根據中心原子氧化數加以特定的變化。

2. 一般最常見價數地含氧酸根離子，中文命名是以其某某酸加上「根離子」三字命名；英文則將酸名去除acid，改以「-ate」後綴。例如以氯的含氧酸為例，中心原子氯一共有 +1、+3、+5、+7 四種氧化數，當氯的氧化數為 +5 時其含氧酸稱為「氯酸」。當氧化數比 +5 大時稱為「過」，英文予以「per-」前綴；氧化數較 +5 低時分別稱為「亞」、「次」，英文則均將「-ate」改為「-ite」，在「次」時則再加上「hypo-」前綴取代。

參考資料：
1. Zumdahl, S. S. Chemical Principles, 5^th edition; Houghton Mifflin Company: Boston, 2003; pp. 30, 35-38.
2. Wikipedia– Ion  http://en.wikipedia.org/wiki/Ion